BSD alternatywa dla Linuksa

Transkrypt

1 BSD alternatywa dla Linuksa

2 Historia 1969 powstaje pierwszy Unix 1974 instalacja Unix'a na maszynie PDP-11 na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley 1977 wydanie 1BSD - poprawki do jądra Unix'a oraz kompilator języka Pascal stworzone na ww. uniwersytecie, wydane jako dodatek do Unixa V6. Główny twórca - Bill Joy, późniejszy założyciel Sun Microsystems.

3 Historia 1979 wydanie 3BSD na maszynę VAX napisany przez studentów z Berkeley kompletny system operacyjny implementacja pamięci wirtualnej sukces! - zainteresowanie Defense Advanced Research Projects Agency BSD TCP/IP Berkeley Fast File System (na jego podst. ext2)

4 Historia BSD-Tahoe pierwsza próba podzielenia kodu na część zależną i niezależną od maszyny podwaliny przenośności systemu operacyjnego 1991 Net/2 pierwsze wydanie na licencji BSD (a nie AT&T), a co za tym idzie napisanie do nowa dużej części kodu standardowej dla Unixa BSD pierwszy Unix dla PC

5 Historia proces sądowy z AT&T okazało się, że z plików tylko ok.70 musiało zostać zmienionych zahamowanie rozwoju BSD w ważnym momencie w tym czasie pojawił się Linux, konkurent 386BSD Może nie powstałby Linux - Linus Torvalds :-)

6 Historia BSD-Lite Release 2 ostatni system napisany w Berkeley Na 4.4BSD bazują do dziś rozwijające się projekty takie jak: FreeBSD OpenBSD NetBSD My skupimy się na FreeBSD

7 Historia (FreeBSD) 1995 FreeBSD 2.0 FreeBSD Ports Sukces! System użyty w takich przedsięwzięciach jak Yahoo, Hotmail Od tej pory FreeBSD jest sukcesywnie rozwijane 8 maj 2006 FreeBSD 6.1 najnowsza stabilna wersja

8 Dystrybucja Rozprowadzany jako kompletny system operacyjny czyli jądro, sterowniki, programy i narzędzia. W przeciwieństwie do Linuxa gdzie jądro tworzone jest przez jedną grupę ludzi, programy użytkowe przez inną, a to wszystko w paczki zwane dystrybucją Linuxa pakują jeszcze inni.

9 Porty Port program do instalacji aplikacji z nim związanej Wie jakie aplikacje są potrzebne do poprawnego działania aplikacji i skąd je ściągnąć Każdy port ma właściciela osobę odpowiedzialną za niego Makefile - łatwa instalacja i deinstalacja oprogramowania Pakiety tak samo tylko już skompilowane programy Praktyczny pokaz działania w dalszej części

10 Porty

11 Licencja BSD Berkeley Software Distribution License free software license liberalna, duże prawa użytkownika pozwala na włączenie kodu nawet do projektów o zamkniętym kodzie na tej licencji min. PostgreSQL.

12 BSDL vs GNU GPL permissive kod po zmianie nie musi juz być na tej licencji wykorzystane np. w Windowsach podoba się dużym firmom copyleft kod nawet po zmianie ma pozostać na tej licencji korzystniej wpływa na rozwój open source

13 Zastosowania Popularny jako OS na serwer lub firewall Dlaczego? -wydajny, szczególnie przy dużym obciążeniu sieci nawet do 30% wydajniejszy od Linuxa na tym samym sprzęcie -stabilny (wysokie miejsca w rankingach uptime) Przykłady: ftp.freesoftware.com (1.2TB/day of downloads) Yahoo!

14 Zastosowania Wciąż mniej popularny od Linuxa w zastosowaniach biurkowych Dlaczego? - Linux miał łatwiejszy start (proces BSD z AT&T) - różnorodność dystrybucji Linuxa (ale czy to +?)

15 Scheduler we FreeBSD Przed FreeBSD 5.0 brak wyodrębnionego scheduler'a (kawałki kodu w różnych miejscach jądra) W wersji 5.0 posprzątano scheduler jako wyodrębniona całość (możliwość łatwiejszej wymiany)

16 Dwie wersje do wyboru 4.4BSD Scheduler domyślny do wersji 5.1 /sys/kern/sched_4bsd.c ULE Scheduler domyślny od wersji 5.2 /sys/kern/sched_ule.c

17 4.4BSD Scheduler Priorytet statyczny kg_nice jak w Linuxie ( , domyślnie 0) ustawia użytkownik Kwant czasu 100ms na sztywno! nie zmieniony od 20 lat w Linuxie zależy od p->static_prio (od 5 do 800ms, domyślnie też 100ms)

18 Kolejki Osobne kolejki FIFO dla każdej wartości priorytetu dynamicznego (jak w Linuxie) Jeden zestaw kolejek (w Linuxie active i expired) Wywłaszczony wątek trafia na koniec kolejki (w Linuxie zależnie od interaktywności do active lub expired)

19 Wywłaszczanie Po wykorzystaniu kwantu czasu jak w Linuxie Natychmiastowo (ew. na koniec syscall'a) jeśli pojawi się wątek o wyższym priorytecie np. doczekał się czegoś (wyszedł ze stanu idle) nagle dostał wyższy priorytet dynamiczny

20 Priorytet dynamiczny Obliczany według wzoru: A + B*kg_estcpu + C*kg_nice kg_estcpu odpowiednik bonusa w Linuxie......ale nie limitowany (w Linuxie )

21 kg_estcpu Przeliczany raz na sekundę Według wzoru: 2*load kg_estcpu = kg_estcpu + ticks 2*load+1 ticks aktualnie działającego wątku zwiększane o jeden co 40ms, zerowane co 1s load średnia dł. kolejki oczekujących z ostatniej minuty

22 kg_estcpu idea duży load aktywny proces szybko się starzeje ticks kumulują się, traci priorytet nie zmonopolizuje procesora (za bardzo :/) mały load ticks szybko się przedawniają (po 5s tylko 13% starych zostaje) wybaczamy procesowi, że żużył (i tak wolne) CPU

23 kg_estcpu... Heurystyka śpiącym procesom nie przeliczamy kg_estcpu,...ale od razu jak wstaje przeliczamy: =[ ] kg_spltime 2*load kg_estcpu 2*load+1 * kg_estcpu zmniejsza koszt obliczeń zmienia od razu priorytet dynamiczny, być może przerywa aktualnie działający wątek wyraźnie poprawia interaktywność

24 różnice w stosunku do Linux 2.6 Stały kwant czasu Pojedyńczy zestaw kolejek Brak pojęcia interaktywności Nielimitowany bonus Co 1s przeliczamy bonusa koszt O(n)

25 ULE Scheduler znacznie bardziej jak Linux 2.6 O(1) zamiast O(n) kolejki current i next jak w Linuxie interactivity score podobnie jak w Linuxie, ale czy_interaktywny nie zależy od kg_nice

26 ULE Scheduler i SMP/SMT własny zestaw kolejek dla każdego CPU migracja wątków push migration zajęty procesor przed dodaniem wątku do swojej kolejki active sprawdza czy nie ma wolnego procesora co 0.5s sched_balance() - wyrównanie kolejek najmniej i najbardziej obciążonego

27 Bibliografia The Design and Implementation of the FreeBSD Operating System By Marshall Kirk McKusick, Marshall Kirk McKusick, George V. Neville-Neil. Published by Addison Wesley Professional. Rozdział 4.4 Thread Scheduling

28 API różnice POSIX standard dla Linuxa i FreeBSD nie precyzuje wszystkiego Linux Binary Compatibility Layer zwykle bardzo proste mapowanie szybkość!

29 Szukamy różnic... open() Podobnie: robią z grubsza to samo! składnia ta sama ten sam systemcall (wartości eax itp.)

30 Szukamy różnic... open() Ale np.: creat() niezalecana w FreeBSD brak flag O_SHLOCK i O_EXLOCK w Linuxie O_SYNC w Linuxie (z licznymi uwagami), O_FSYNC w FreeBSD (opisany jako niezawodny :/) O_DIRECT w FreeBSD, w Linuxie brak itd...

31 lseek () Bardzo podobnie np. oba obdługują dziurawe pliki Ale np. błąd EOVERFLOW tylko we FreeBSD

32 write () Drobne różnice Syscall pwrite() we FreeBSD, w Linuxie nie ma nic podobnego Więcej błędów we FreeBSD np. ENOBUFS głównie związane z obsługą socketów

33 FreeBSD, część III - pokaz Porty/pakiety Linux compatibility layer Testy wydajności

34 Porty/pakiety Pakiety Porty Pokaz

35 Porty/pakiety Pakiety Standardowe podejście Administracja poprzez pkg_add, pkg_info, pkg_delete Obsługa zależności Jedno oficjalne repozytorium, brak możliwości definiowania innych, ale możliwość instalowania pakietów spoza niego Możliwość budowania pakietów z portów

36 Porty/pakiety Porty Protoplasta ebuild-ów w Gentoo, czyli opis, skąd zdobyć i co zrobić ze źródłami Makefile z kilkoma pomocniczymi plikami Obsługa zależności w połączeniu z pakietami Stworzony framework do pisania portów /usr/ports

37 Porty/pakiety Pokaz Wyszukanie port-a Instalacja (kompilacja) porta Pokazanie wszystkich zainstalowanych pakietów Usunięcie port-a Wyszukanie pakietu Instalacja pakietu Pokazanie wszystkich zainstalowanych pakietów Usunięcie pakietu

38 Linux compatibility layer Co to jest? Czy to faktycznie jest potrzebne? Na jakiej zasadzie to działa? Jak dobrze to działa? Instalacja Pokaz

39 Linux compatibility layer Czy to jest faktycznie potrzebne? Różnice w API Istnienie programów dostępnych tylko w postaci binarnej Ułatwia testowanie programów na dwóch systemach Doom ;)

40 Linux compatibility layer Na jakiej zasadzie to działa Moduł z linuksowym API Binary branding Podmiana wektora sysent[] w strukturze Podmiana najwyższego katalogu w wyszukiwaniach bibliotek

41 Linux compatibility layer Jak dobrze to działa? Netscape Adobe Acrobat RealPlayer VMware Oracle WordPerfect Doom Quake,

42 Linux compatibility layer Instalacja Moduł linux w jądrze Port emulators/linux_base* brandelf / sysctl kern.fallback_elf_brand=3 resolv.conf devfs procfs

43 Testy wydajnościowe Czas działania wywołań funkcji systemowych (program libmicro) dla Linuksa, FreeBSD i FreeBSD przez linuksowe ABI. Średnia przepustowość systemu plików na symulacji obciążenia serwera SMB (dbench) Efektywność systemów plików (reiserfs pod Linuksem, reiserfs i ufs pod FreeBSD, bonnie++) glxgears

44 Testy wydajnościowe Środowisko testowe Pentium 4, 2,66 GHz, 512Kb cache 1024 Mb RAM, DDR 400 Chipset Intel ICH4 Dysk 80GB WDC-WD800VE ATI Radeon 9000M Linux: Gentoo, gcc 3.4.6, kernel , i686,reiserfs FreeBSD: 6.1 RELEASE, gcc 3.4.4, i686,ufs Oba jądra kompilowane dokładnie pod sprzęt testowy

45 Testy wydajnościowe Czas działania wywołań funkcji systemowych LibMicro ( mance/libmicro/) Wyniki na s.html

46 Testy wydajnościowe Średnia przepustowość systemu plików na symulacji obciążenia serwera SMB Program dbench użytkowników Wyniki: Linux: 69,4554Mb/sec FreeBSD: 12,5435Mb/sec FreeBSD Linux Mb/sec

47 Testy wydajnościowe Bonnie c bonnie++ -s n 100:1024:0:100 -m siersciu -u 0 Dokładne wyniki na

48 Testy wydajnościowe glxgears Fps FreeBSD Linux

49 Bibliografia